отработка месторождения Жезказган. диплом. 1 геологическая часть

• Название: 1 геологическая часть
• Анкор: отработка месторождения Жезказган
• Дата: 28.11.2021
• Размер: 1.74 Mb.
• Имя файла: диплом.docx
• Тип: Документы; #284537
• страница: 6 из 10

Рисунок 3.14 Расположение взрывных выработок в блоке
После проведения взрывных выработок производят их съемку указанными выше методами и нанесение на план и разрезы. На этих же графических материа­лах составляется проект массо­вого взрыва, по получении кото­рого маркшейдер намечает на земной поверхности зону опасного влияния взрыва. На время проведения взрывных работ все люди должны покинуть эту зону.

Взрывные скважины в зависимости от системы разработки про­екта взрывных работ бурят вертикально, горизонтально и на­клонно. Скважины могут быть расположены параллельно друг другу и веерообразно. Разбивку скважин и их контрольную съемку по окончании бурения выполняют от пунктов съемочных сетей, проложенных по выработкам соответствующего горизонта. В процессе съемки также измеряют глубину каждой скважины.

Вертикальные глубокие скважины применяются при системе этажного принудительного обрушения. Скважины бурят с горизонта верхней подсечки. После окончания бурения проводят съемку скважин на горизонтах верхней и нижней подсечек.

При параллельном расположении горизонтальных скважин в соответствии с проектом составляют эскиз, на котором отмечают точки пересечения осей проектируемых скважин с линией визирования (АВ) или стороной съемочной сети , а также расстояния от исходного пункта А до ближайшей проектной точки пересечения l и между всеми последующими проектными точками (1—2, 2—3, 3—4 и т. д.) Углы для задания направления скважинам (β_1, β₂, β₃ и т. д.) вычисляют по разности дирекционных углов линии визирова­ния и осей скважин.


Рисунок 3.15 Эскиз для задания направлений горизонтальным параллельным скважинам


Рисунок 3.16 Веерообразное расположение горизонтальных скважин в блоке
В натуре, отложив угол β от стороны съемочной сети, прове­шивают линию АВ, закрепляя точки пересечения линии визи­рования и проектных направлений осей скважин. С помощью теодолита, устанавливаемого в точках 1,2,3 и т. д., задают на­правление каждой скважине, отмечая мелом центры скважин на стенке выработки и подписывая их номера. По окончании проходки, скважин производят их контрольную съемку. Для этого в каждую скважину вставляют около 5 м буро­вых штанг, оставляя примерно 2—2,5 м снаружи. После этого инструментально (с помощью теодолита и рулетки) выполняют необходимые измерения и вычисляют координаты устья и торца штанг для каждой скважины. По координатам этих точек вычис­ляют дирекционные углы и углы наклона скважин. Как видно съемка скважин по всей глубине не производится, а также не изме­ряется искривление скважин, которое может быть значительным. В настоящее время еще не разработаны методы и приборы для быстрой и точной съемки скважин.

Веерообразно расположенные горизон­тальные скважины бурят из буровых камер, специально подготовленных на границах блоков (рисунок 3.16). Буровые камеры проходят из восстающих на определенном расстоянии по верти­кали одна от другой. Камеру располагают таким образом, чтобы ее центр А, являющийся местом установки бурового станка, на­ходился на пересечении линий, ограничивающих обрушаемый массив блока. Это позволяет крайние скважины бурить вдоль границ блока. Для соблюдения этого условия из восстающего на отмеченном уровне проходят заходку длиной 3—4м, надежно закрепляют в ней пункты 3 и 4 съемочной сети, выполняют ориен­тирование и съемку заходки. По результатам съемки составляют план заходки в масштабе 1 : 200. На план наносят проектное по­ложение буровой камеры, центральной точки А и осей скважин. По полученному чертежу определяют следующие данные, необ­ходимые для выноса точки А и осей скважин в натуру: горизон­тальный угол 4—3—А, расстояние 3—А, углы между линией А—3 и осями скважин, а также длину каждой скважины.

После проходки камеры выполняют ее съемку, фактические контуры камеры также показывают на составленном ранее плане. В кровле закрепляют центральную точку камеры А, а в арке со стороны разбуривания — деревянные брусья. Для задания на­правления скважинам в точке А устанавливают угломерный ин­струмент, ориентируя начальный отсчет на точку 3, и последо­вательно откладывают углы, соответствующие проектному на­правлению каждой скважины. Эти направления фиксируются закрепляемыми в брусьях точками, из которых опускаются от­весы. У каждой точки ставят порядковый номер скважины и ее проектную длину.

Для выполнения буровых работ составляют эскиз расположе­ния буровых скважин. Перед началом бурения колонку бурового станка устанавливают под точкой А, а штангу станка при эксцентренном ее положении направляют не по обозначенному на брусе направлению, а параллельно ему со смещением г, равным расстоянию между осью штанги и осью колонки . Ве­личину смещения откладывают с помощью шаблона, состоящего из четырех пластин, соединенных в четырехугольник, две стороны которого равны r. По окончании бурения производят контроль­ную съемку и измерение глубины каждой скважины.

Задание направления наклонным скважинам. При подготовке массовых взрывов в блоках часто скважины располагают в виде наклонного веера с постоянным углом на­клона всех скважин веера. Из одной буровой камеры может быть пробурено несколько вееров.

При бурении наклонных cкважин каждой из них, кроме на­правления в горизонтальной плоскости, задают в натуре угол наклона с помощью висячего полукруга, транспортира или прибора В. Г. Факеева.

Возможно одновременное задание направления скважине в го­ризонтальной и вертикальной плоскостях. Для этого угломерный инструмент устанавливают в точке А на той же высоте, на которой при бурении будет установлена ось вращения бурового инстру­мента. Направление оси скважины в горизонтальной плоскости обозначают отвесом, закрепленным в деревянном брусе. Далее устанавливают отсчет по вертикальному кругу инструмента, рав­ный проектному углу наклона скважины, а по сетке нитей зри­тельной трубы отмечают точку на отвесе и точку на стенке вы­работки.

Измерение, глубины пробуренных сква­жин при разработке рудных месторождений позволяет уста­новить правильность подготовки блока к массовому взрыву, выявить необходимость проведения дополнительных буровых работ, произвести корректировку паспорта взрыва, своевременно принять меры по снижению уровня потерь и разубоживания, уменьшению выхода негабарита, устранить причины брака ра­бот и т. д.

Глубину вертикальных скважин измеряют с помощью рулетки или специального троса, на котором через каждый метр закреп­лены оцифрованные марки.

Глубина горизонтальной или наклонной скважины может быть измерена стальной проволокой диаметром 3—4 мм, которая проталкивается до забоя скважины, а затем измеряется рулеткой. Для этих же работ ВНИМИ разработал специальную конструк­цию желобчатой упругой рулетки длиной до 50 м и тонкостенные дюралюминиевые жезлы длиной 1—1,5 м, позволяющие при соединении их в мерный став измерить скважину глубиной до 40 м.

В 1976 г. кафедрой маркшейдерского дела ЛГИ разработан и испытан эхолокатор «Пульсар» для контроля взрывных сква­жин. Этот прибор обеспечивает автоматическое измерение глу­бины скважин в интервале 3—60 м диаметром 50—220 мм, а также одновременную регистрацию геологических нарушений, трещиноватости и вывалов в скважинах. Эхолокатором можно измерить глубину скважины в течение 15—30 с со средней квадратической относительной погрешностью ± 1 %. Прибор имеет автономное питание от внутренней батареи; общая масса с источником пита­ния составляет 6 кг.

Эхолокатор «Пульсар» состоит из приемоизлучающей головки, штанги и блока регистрации с проблесковым индикатором. При измерении оператор с помощью штанги помещает головку в устье скважины и берет отсчеты измеряемых расстояний по шкале инди­катора.
3.6 Задание направления криволинейным выработкам
В шахтных условиях, особенно при проходке околоствольных дворов, наблюдается большое количество криволинейных выработок, взаимно связанных друг с другом. Задание направления их проходки под проект­ными радиусами закруглений может быть выполнено различными спосо­бами. Наиболее простым является способ перпендикуляров от проектных сторон подземного полигона (рисунок 3.17). Сущность этого способа заключа­ется в следующем.

Рисунок 3.17 Задание направления для проходки

криволинейной выработки

На план горных работ крупного масштаба 1:100 –1:200 наносят по координатам точки теодолитного хода А, В, С, показывают пройденную и проектную горные выработки. На криволинейной проектной выработке разбивают проект­ный полигон и при его верши­нах В, 1, 2, ... графически оп­ределяют углы и длины сторон между точками

Проектные стороны разбивают перпендикулярами на отдельные отрезки. Расстояние между перпендикулярами зависит от радиуса кривизны выра­ботки, способа ее крепления и других факторов и обычно принимается 2-5 м. По каждому перпендикуляру графически определяют от створной ли­нии размеры - влево и вправо, а также расстояние от точки раз­бивки до данного перпендикуляра. Эти данные являются основой для про­ходки выработки.

Установив теодолит в начальной точке В, откладывают угол и по на­правлению визирного луча на точку 1 проектного полигона вывешивают три проходческих отвеса а, Ь, с. Это направление для проходки выработки между точками В-1 является постоянным. По мере проходки выработки контролируют, чтобы по заданному направлению и длине соблюдались условные размеры влево и вправо по каждому сечению согласно схеме.

Как только сделана проходка выработки на первом криволинейном участке, делают съемку и проектную точку 1 выставляют в натуру.

Дальнейшую проходку на участке 1-2 ведут по той же методике. Идя так от участка к участку, проходят всю выработку. Фактическую проходку на плане сравнивают с проектом и при надобности сразу же вносят изме­нения.

3.7 Задание направления наклонному и вертикальному восстающему



Рисунок 3.18 Задание напрвления наклонному восстоющему
Направление наклонному восстающему между двумя ранее пройденными горизонтами производят от пунктов 2 и 3 съёмочных сетей (рисунок 3.18).

Пункт 3 закрепляют как можно ближе к устью восстающего на оси последнего так, чтобы с него можно было задать требуемое направление.

По координатам полученным в результате съёмки, на план наносят точки 2 и 3, а так же части горизонтальных выработок, между которыми проходится восстающий. На этот же план наносится его дирекционный угол. Горизонтальный угол β для задания направления восстающему в горизонтальной плоскости определяется как разность дирекционных углов оси восстающего и линии 3 - 2.

Для определения угла наклона восстающего по его оси строят вертикальный разрез. При этом горизонтальное расстояние между штреками берут с плана, а вертикальное вычисляют, как разность высотных отметок ближайших к оси съёмочных пунктов обоих горизонтов.

Задание направления восстающему в натуре производят теодолитом по углам β и δ.

Для проведения вертикального восстающего в орте основного горизонта задают лишь положение центра его сечения.

По мере проведения наклонных и вертикальных восстающих, производят их съёмку и уточняют их дальнейшее направление.
3.7.1 Направление для проходки наклонных выработокзадают отвесами (рисунок 3.19) и методом стенных реперов (рисунок 3.20).

Рисунок 3.19

Рисунок 3.20
Методика задания направления отвесами аналогична вышерассмот­ренной. Дополнительным здесь является то, что отвесы а, Ь, с вывешива­ют на одинаковой высоте от кровли. Проектируя их створ в забой, при проходке стараются выдержать эту «скобку» вверх.

Сущность метода стенных реперов (створных линий или визирок) со­стоит в следующем.

Установив нивелир, если проектный уклон выработки i незначитель­ный, или теодолит, когда нивелир уже использовать затруднительно, и приведя визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение, на обеих стенках выработки забивают по визирному лучу, принимаемому за условный горизонт инструмента, вспомогательные точки (гвозди) 1, 2, 3 ...., но не менее трех. Измеряют расстояние . .... Задавшись высотой створных линий S - расстоянием от кровли или почвы выработки, вычис­ляют величины h₂,h₃ по формулам h₂ = і, h₃= і от временных точек 2',3'..... величины h₂, h₃.., забивают в крепление по обеим сторонам выработки стенные реперы 2, 3.......Репер 1 в данном примере принят как временная точка, от нее ведется расчет по закреплению других постоянных створных реперов.

Проходку выработки ведут по створу реперов (штырей) по одной или другой стенке выработки или же по створу шнуров, протянутых между одноименными реперами поперек выработки. Эти шнуры образуют плос­кость, наклоненную к горизонту под проектным уклоном i. Визируя створ этих шнуров на забой, контролируют правильность проходки выработки в вертикальной плоскости.

Для задания направления выработкам в наклонной плоскости могут быть также использованы ЛУН-7 и светоуказатель.

4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1 Мониторинг массива горных пород в открытых выработанных пространствах.
4.1.1 Цель мониторинга
Мониторинг (monitoring) – это английское слово. Перевод в соответствии с терминологическим словарем «Горное дело» (М., Недра, 1990) означает специальную информационно-аналитическую систему наблюдения,контроля и оценки состояния окружающей природной среды (в нашем случае – массива горных пород, в котором ведется разработка месторождения).

Первичная разработка Жезказганского месторождения камерно-столбовой системой связана с накоплением открытых выработанных пространств, поддерживаемых рудными целиками, с многоярусной подработкой больших площадей. Повторная разработка заключается в извлечении рудных целиков с погашением открытого выработанного пространства обрушением налегающей толщи.

Наиболее типичными проявлениями горного давления на обеих стадиях горных работ являются

-отслоения кровли камер;

-разрушения МКЦ;

-сдвижение налегающей толщи пород после разрушения или извлечения МКЦ с образованием в толще налегающих пород зоны обрушения а на земной поверхности – провалов или мульды сдвижения .

Цель мониторинга – регистрировать проявления горного давления, наблюдать за их развитием, давать им оценку для обеспечения безопасности горных работ путем определения рациональных параметров, порядка и границ ведения горных работ.
4.1.2. Средства мониторинга
Масштабы проявлений горного давления изменяются в широких пределах: от образования отдельных мелких трещин и отслоений до крупномасштабных подвижек всей толщи пород до поверхности на большой площади. Общая закономерность развития геомеханических процессов такова: редкие крупные события (обрушения больших объемов массива) готовятся в течение длительного времени большим числом более мелких событий (образованием микро- и макротрещин, разломов).

Акад. Садовский М.А. показал, что данная закономерность разрушения твердых тел (и горных пород в том числе) справедлива в широком диапазоне масштабов: от микроуровня до планетарного. Поэтому для того, чтобы прогнозировать появление крупномасштабных разрушений, необходимо постоянно отслеживать накопление мелких повреждений массива горных пород. Поэтому мониторинг массива должен быть непрерывным. Поэтому средства мониторинга должны быть разнообразными, чтобы регистрировать геомеханические процессы разных масштабных уровней. Поэтому мониторингом массива должна заниматься специальная служба. В ней данные, получаемые различными средствами, должны анализироваться, сопоставляться, обобщаться, дополняться аналитическими расчетами. Конечным результатом мониторинга является оценка текущей геомеханической ситуации, прогноз ее развития и рекомендации по дальнейшему безопасному ведению горных работ.

Опытом горных работ на Жезказганском месторождении установлено, что началом опасных геомеханических процессов, создающих угрозу для безопасности работающих в шахте и сохранности объектов на земной поверхности, является разрушение МКЦ и обрушения междукамерных потолочин (породных «мостов» на сближенных перекрывающихся залежах – профессиональный жаргон). Поэтому первым средством мониторинга массива Жезказганского месторождения являются систематические визуальные обследования выработанного пространства для выявления и регистрации признаков и фактов разрушения целиков, отслоений и обрушений кровли камер и потолочин. Периодичность визуальных обследований может быть различной: от 1 раза в год (на участках, устойчивость которых не вызывает вопросов) до 1 раза в день (на ответственных участках с интенсивным развитием геомеханической ситуации).

В ходе визуальных обследований выявляются появление новых и развитие существующих трещин, отслоений с боковых поверхностей МКЦ, кровли камер и потолочин. Минимальный масштаб визуально наблюдаемых проявлений горного давления на контурах горных выработок и целиков составляет первые метры. Образование трещин такой длины инициирует упругие колебаний массива высокой частоты (десятки килогерц) и малой интенсивности. Высокочастотные колебания можно зарегистрировать приборами только на расстоянии в несколько метров от места образования трещины. Далее они быстро затухают.

Поэтому начальные разрушения массива не могут быть зарегистрированы приборами на большом удалении от образующейся трещины. Таким образом, только визуальные обследования выработанного пространства могут выявить начальные стадии разрушения МКЦ.

В ходе разрушения МКЦ в сдвижение приходит толща вмещающих пород. В ней масштабы образующихся трещин могут достигать десятков и сотен метров. Упругие колебания, возникающие при образовании трещин такой протяженности, имеют значительно большую интенсивность и низкую частоту (от единиц до сотен герц). Они распространяются в массиве на километры. Для их регистрации можно использовать сейсмическую систему контроля, которая является вторым средством мониторинга массива. Крупные обрушения налегающей толщи вызывают мощные низкочастотные колебания массива, которые распространяются на тысячи километров и регистрируются сейсмостанциями, как землетрясения. Таким образом, сейсмическая система контроля отслеживает развитие процессов разрушения в подработанной сдвигающейся толще пород.

Разрушение или извлечение МКЦ приводит к обрушению налегающей толщи и сдвижению земной поверхности. Анализом многолетних наблюдений за оседанием земной поверхности было показано, что подготовку крупных обрушений можно проследить за несколько лет с момента появления первых групп разрушенных целиков до момента полной посадки налегающей толщи до поверхности. Поэтому контроль сдвижения земной поверхности маркшейдерскими методами по реперам профильных линий является третьим средством мониторинга.

Опытом контроля геомеханических процессов на Жезказганском месторождении для всех трех средств мониторинга массива были определены прогностические критерии, с помощью которых оценивается текущее состояние массива и перспективы его развития.
4.1.3. Организация мониторинга массива Жезказганского месторождения
На Жезказганском месторождении мониторинг массива горных пород осуществляет геомеханическая служба, которая входит в состав маркшейдерско-геомеханического управления Корпорации «Казахмыс». В соответствии с особенностями протекания геомеханических процессов при разработке Жезказганского месторождения геомеханическая служба обеспечивает:

-систематические ви­зуальные наблюдения за состоянием вырабо­танного пространства, за проявлениями горного давления в подготовительных выработках, в целиках, в кровле очистных камер и междукамерных потолочинах;

-непрерывный автоматизированный сейсмический кон­троль состояния массива горных пород;

-систематические инструментальные наблюдения за сдвижением земной поверхности.

Данные, получаемые геомеханической службой всеми средствами мониторинга, используются маркшейдерско-геомеханическим управлением Корпорации «Казахмыс» для:

-выявления ослабленных участков,

-определения их границ,

-оценки степени опасности обрушения,

-решения вопросов развития горных работ,

-выбора мер охраны и режима эксплуатации объектов на земной поверхности.
Мониторинг массива обеспечивает безопасность горных работ за счет заблаговременного обнаружения и последующего непрерывного контроля активных зон массива, отслеживания их развития и миграции по площади месторождения. Результаты мониторинга позволяют делать долгосрочные и оперативные прогнозы развития геомеханической ситуации на месторождении и исключить фактор внезапности обрушений. Только мониторинг позволяет ответить на вопросы: где и когда будет следующее обрушение? Геомеханические прогнозы учитываются при планировании повторной разработки и погашения выработанных пространств обрушением таким образом, чтобы разгрузка массива от накопленной потенциальной энергии происходила в управляемом режиме.
4.1.4. Выявление ослабленных участков по данным визуального обследования
Ослабленные участки выработанных пространств – это участки выемочных единиц (панелей), на которых условия поддержания налегающей толщи по фактическому состоянию МКЦ не соответствуют проектным требованиям. Они представляют потенциальную опасность по фактору возможного внезапного самопроизвольного обрушения налегающей толщи пород. Ослабленные участки выявляются путем визуального обследования состояния целиков, кровли камер и междукамерных потолочин. Обследование очистных выработок и целиков включает в себя визуальный осмотр, составление эскизов разрушений целиков и кровли, простейшие замеры. При осмотре фиксируются:

-образование трещин на боковых поверхностях целиков и в кровле камер;

-наличие отслоения с боковых стенок целиков, видимые изменения формы и размеров поперечного сечения целиков;

-размеры и конфигурация обрушений кровли очистных камер, повреждения анкерной крепи;

-места водопритока и скопления воды на почве.

Развитие разрушений во времени – важнейшая характеристика, которая принимается во внимание при оценке устойчивости выработанного пространства. Визуальный осмотр ведут таким образом, чтобы при повторных осмотрах можно было проследить изменения геомеханической ситуации с течением времени. Например, можно мелом отмечать зарегистрированные трещины, замерять ширину их раскрытия (см. рис. 8.9), маркировать отслоения с целиков и кровли датой их регистрации.

Разрушенные МКЦ и места обрушений кровли отмечаются на геомеханических планах специальными условными знаками. Результаты обследования выработанного пространства оформляются актом с приложением геомеханических планов, эскизов разрушений и результатов замеров их размеров.

Длительными наблюдениями установлено, что процесс разрушения столбчатых МКЦ проходит несколько стадий, которые хорошо различаются визуально.Периодичность обследований выработанного пространства выбирается такой, чтобы можно было проследить процесс разрушения целиков.

Результаты визуальных обследований выработанного пространства сопоставляются с проверочными расчетами устойчивости МКЦ.. Факты разрушения МКЦ используются для обратного расчета прочности целиков и массива руды на данном участке.

Состояние кровли очистных камер оценивается по размерам, количеству и характеру обрушений пород. На Жезказганском месторождении принята следующая классификация разрушений пород кровли:

-отслоение – падение слоя пород мощностью до 0,5-1,0 м, обычно происходит по напластованию пород в призабойной части выработанного пространства;

-вывал – падение интенсивно трещиноватых пород с кровли камер между четырьмя целиками мощностью до 0,25